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肠道中呕吐毒素的真正危害

发布时间:2015/2/16

    在12947篇关于霉菌毒素的科学论文中,3000多篇涉及呕吐毒素。科学家们仅仅是近十年才开始研究呕吐毒素对动物肠道的作用,数据仍然很有限。

  几种镰刀菌能够产生呕吐毒素(DON,呕吐毒素),呕吐毒素是一种B型单端孢霉烯毒素。所有单端孢霉烯毒素的共同活性基团是环氧基,它使呕吐毒素结合在核糖体上阻止蛋白质合成。脱环氧代谢物DOM-1由于没有环氧基不能结合在核糖体上,所以没有毒性。

  需要注意的是,呕吐毒素可以被真菌、植物、动物和细菌进一步衍生为几种不同的代谢物。这些呕吐毒素衍生物也被称为隐蔽霉菌毒素。

  研究表明,呕吐毒素衍生物主要是3/15AcDON 和D3G,其含量可达到饲料中呕吐毒素的75%。新培育的小麦品种,是将呕吐毒素衍生为D3G的天然"沃土",对能够产生呕吐毒素的禾谷镰刀菌更有抗性,但其所含的D3G量高达呕吐毒素的10倍。

  1 呕吐毒素及衍生物进入动物的胃肠道后的变化

  1.1 降低生物利用率

  呕吐毒素和它的代谢物在不同动物中的肠道吸收率是不同的。因为呕吐毒素主要在小肠吸收,小肠前段肠道菌群的定位会对呕吐毒素生物利用率产生较大的影响。猪是对呕吐毒素敏感的动物之一,在猪体内,胃中的微生物量仅仅为每毫升肠液10 2~103。

  肠道细菌可以将呕吐毒素的衍生物D3G、3/15Ac-DON 转化为呕吐毒素素。然而百奥明?BBSH 797菌可将呕吐毒素转化为非毒性的DOM-1,这样就阻止了呕吐毒素进入血液中去。

  在一项用24 头猪进行的实验中,试验猪共分为3组,对照组(干净、无添加的饲料),试验组1和试验组2。试验组1饲料添加呕吐毒素含量为1.8 mg/kg;试验组2添加呕吐毒素(1.8 mg/kg)和百奥明?BBSH 797(1.7×108 CFU/kg)。试验组1在饲料中添加呕吐毒素后48 h采集血样,检测血清中呕吐毒素及非毒性的DOM-1的浓度;试验组2在添加呕吐毒素+百奥明?BBSH 797 的48 h之后,采集血样,检测血清中呕吐毒素及非毒性的DOM-1的浓度。

  试验结果发现,当百奥明?BBSH797 被添加到呕吐毒素污染的饲料后,血清中的呕吐毒素浓度明显下降了( P<0.05),因为呕吐毒素以葡萄糖醛酸化的呕吐毒素 ( D3GA、D15GA ) 的形式通过尿液排出体外。

  需要注意的是,猪只采食呕吐毒素污染的饲料后,肠上皮细胞成了呕吐毒素的第一个靶器官。不论有多少呕吐毒素被吸收,肠上皮细胞都会完全暴露于污染的饲料中,因此未被吸收的毒素也会危害整个肠道。已经吸收的毒素可以通过小肠上皮细胞或肝肠循环(通过胆汁排泄和重吸收)重新进入肠道,从而增加呕吐毒素与胃肠道的接触时间。

  1.2 降低肠道屏障功能

  肠道是摄入的化学品、饲料污染物的一个重要屏障,也是抗消化道感染的第一道防线。肠道屏障很大程度上是由紧密连接形成的,紧密连接封闭了细胞间隙。呕吐毒素能够穿过紧密连接,透过肠黏膜。同时呕吐毒素能够打开紧密连接,增加了肠道细胞通透性。因此,长期接触呕吐毒素的动物对呕吐毒素有更高的摄入能力。

  另外,一些细菌也可以穿过肠上皮细胞重新定位,增加肠道细菌感染的风险。其他霉菌毒素、药物、杀虫剂、过敏原、真菌和病毒也更容易通过肠上皮细胞的屏障。

  1.3 肠道功能障碍和营养吸收不良

  70%的免疫系统位于胃肠道,呕吐毒素通过以下途径危害先天性免疫:1)信号通路的直接激活;2)打开紧密连接,使肠道内的细菌抗原侵入;3)减少粘液产生。

  1.3.1 高剂量的呕吐毒素

  高剂量的呕吐毒素抑制免疫反应,而低浓度的呕吐毒素却促进快速的黏膜炎症反应,产生诱导性慢性肠道炎症的风险,如炎症性肠病。

  呕吐毒素干扰营养物质在肠道中的吸收,如葡萄糖和氨基酸。钠-葡萄糖转运蛋白(SGLT-1)负责葡萄糖的摄取,低浓度的呕吐毒素就足以抑制SGLT-1, 从而减少葡萄糖的摄取。SGLT-1是对呕吐毒素敏感的转运蛋白,其次是果糖被动转运蛋白GLUT-5。

  SGLT-1还负责水的重吸收,呕吐毒素对SGLT-1的抑制作用,可能是呕吐毒素常常诱发腹泻的原因之一。

  1.3.2 低剂量的呕吐毒素

  低剂量的呕吐毒素会降低肠绒毛的高度,造成猪的十二指肠和空肠绒毛的融合和萎缩。绒毛能增加肠壁的内表面积,因此对有效的营养吸收非常必要。

  2 呕吐毒素是危险的,猪对呕吐毒素高度敏感

  大约54%~89%的呕吐毒素可以穿过猪的肠道上皮细胞,并在血液中被检验到。由于肠上皮细胞早接触呕吐毒素,比其他组织处于更高的污染浓度中,因此研究者对呕吐毒素危害胃肠道的机制进行了大量的研究。健康的胃肠道对营养的有效吸收,免疫系统功能,以及固有微生物群落非常重要。

  需要注意的是,肠道损伤只是动物摄入呕吐毒素污染饲料的临床症状之一,但这却凸显了霉菌毒素风险管理的重要性。

  3 拒食和厌食症

  呕吐毒素产生的效应,大家熟知的是厌食和拒食。这些效应背后的机制是复杂的,科学证据表明,在整个胃肠道、肠-脑轴、神经内分泌因子、促炎因子和苦味受体,都参与了呕吐毒素诱导的拒食效应。若摄入饲料含有呕吐毒素,机体大脑,特别是后脑(包括极后区和下丘脑)就会发出厌食和拒食信号。

  因为呕吐毒素可以通过血脑屏障,血浆中大约25%~30%的呕吐毒素可以在摄食2~60 min后出现在猪的脑脊液中,而其衍生产物DOM-1不能穿过血脑屏障,因此,不会侵害大脑。近的一项研究还显示,呕吐毒素也可以改变大脑功能,并直接作用于大脑,引起猪只呕吐、厌食、发热、活动减少和离群。

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